【教学任务书】

（续）

【项目实施建议】

【项目实施】

一、配气相位图

气门从开始开启到最后关闭的曲轴转角，称为配气相位，通常用配气相位图表示，如图4-63所示。如果设计四冲程发动机的进气门在曲拐处于上止点时开启，在曲拐转到下止点时关闭；排气门则在曲拐处于下止点时开启，在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占180°曲轴转角，但实际上由于发动机转速很高，活塞每一行程时间很短[0.005s/（5600r/min）]，在这样短促的时间内换气，势必造成进气不足和排气不净，影响发动机功率。另外，气门开启也需要一个过程。因此，现代发动机气门的开启和关闭时刻不是活塞处于上、下止点的时刻，而是提前开启、延迟关闭一定的曲轴转角，即气门“早开晚闭”，从而改善进、排气状况，提高发动机功率。

二、进气门的配气相位

1.进气提前角

（1）定义 在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角（或早开角）。进气提前角用α表示，α^一般为10°～30°。

（2）目的 进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定的开度，所以可以较快地获得较大的进气通道截面积，减小进气阻力。

2.进气滞后角

（1）定义 在进气行程下止点过后，活塞重又上行一段进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角（或晚关角）。进气滞后角用β表示，β一般为40°～80°。

（2）目的

1）利用压力差继续进气。活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，进气门晚关，利用压力差可继续进气。

2）利用进气惯性继续进气。活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯性，进气门晚关，仍能继续进气。

下止点过后，随着活塞的上行气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，至流速等于零时进气门便关闭的β角最适宜。若β过大便会将进入气缸内的气体重新又压回进气管。由上可见，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为α+180°+β。

三、排气门的配气相位

1.排气提前角

（1）定义 在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角（或早开角）。排气提前角用γ表示，γ一般为40°～80°。

（2）目的

1）利用气缸内的废气压力提前自由排气。恰当的排气门早开会使气缸内还有300～500kPa的压力，做功的作用已经不大，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。

2）减少排气消耗的功率。提前排气，等活塞到达下止点时气缸内只剩110～120kPa的压力，使排气行程所消耗的功率大为减小。

3）高温废气的早排，还可以防止发动机过热。

2.排气滞后角

（1）定义 在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气滞后角（或晚关角）。排气滞后角用δ表示，δ一般为10°～30°。

（2）目的

1）利用缸内外压力差继续排气。活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压力差可继续排气。

2）利用惯性继续排气。活塞到达上止点时，废气气流有一定的惯性，利用惯性可继续排气。所以，排气门适当晚关可使废气排得较干净。

由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180°+δ。

四、气门的叠开(www.daowen.com)

1.定义

由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角之和（α+δ），称为气门叠开角。

2.废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题

由于叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废气流的惯性要保持原来的流动方向，所以只要叠开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题。发动机的结构不同、转速不同，配气相位也就不同。

五、配气相位的调整

1.配气相位的性能检测其步骤

1）将各缸进、排气门的气门间隙调整好。

2）取下气门罩盖，找出飞轮圆周上的上、下止点刻线与散热器刻线；慢慢转动飞轮，使活塞刚好压缩到上止点位置，安装好百分表支架和表头，使百分表的触头垂直接触在排气门弹簧座上，并保持一定的压力，其大小以百分表上的小指针在1～2之间为宜，同时转动表盘使百分表的大指针对准“0”；在飞轮上装一只角度盘，慢慢转动飞轮，注意百分表指针的变化，当其离开“0”值时，为排气门开启时间，此时将角度盘指针调到“0”，继续转动飞轮，当其下止点刻度对准散热器刻线时，角度仪指针所指示的角度值即为排气门在下止点前开启的角度。继续转动飞轮，当百分表指针回到“0”位时，为排气门关闭时刻，此时角度仪指针所指示的角度值，即为排气门开启延续角。用同样的方法可以检查进气门的开闭时间及开启延续角。

2.配气相位的调整方法

调整时应首先确定正时齿轮的安装位置是否正确，其次是检查齿面的啮合间隙是否符合规定。

若是个别气门开启/关闭偏早或偏晚，而误差数值并不大时，可采用调整气门间隙的方法来解决。将气门间隙适当调小可纠正气门开启/关闭偏晚的情况，将气门间隙适当调大可纠正气门开启/关闭偏早的情况。

若出现各缸进、排气门的微开量相比互有大小，且都不符合规定或超差，则表明各缸工作迟早不一。这种情形多为凸轮轴弯曲变形或凸轮磨损严重，应修磨或更换凸轮轴。

若是各缸进气门的微开量比排气门都大，则表明进、排气门的配气相位均提前，应将其适当推迟。反之，则表明配气相位均延迟，应将各缸进、排气门的配气相位均适当提前。常用的调整方法有：

（1）偏移凸轮轴键法 若是大多数进、排气门配气相位偏于一边且相差数值接近一致，一般可采用偏位键的方法进行调整。

偏移凸轮轴键法是通过改变正时齿轮与凸轮轴的连接键的断面形状以实现对配气相位的调整，键形状的改变使得正时齿轮与凸轮轴的配合位置变动一个与键的偏移量相应的角度，从而使配气相位有所变动。

采用偏位键法调整配气相位时一定要注意键的安装方向，不得装反，否则将引起配气相位成倍改变。若要使配气相位延迟，应使键顺凸轮轴转向偏移；若要使配气相位提早，应使键逆凸轮轴转向偏移。

键的偏移量可按下述近似公式计算

S=πdα/720

式中 S——键的偏移量（mm）；

d——凸轮轴装键处的断面直径（mm）；

α——需要调整的配气相位度数（以曲轴转角计）。

例如，某内燃机凸轮轴安装正时齿轮处的轴颈d为30mm，若需要改变配气相位角1°（即α=1°），则键的偏移量为

S=3.14×30×1/720mm≈0.13mm

即当键偏移0.13mm时，则配气相位角变化1°（曲轴转角）。

（2）凸轮轴正时齿轮轴向移动法 由于下置式凸轮轴的正时齿轮多为斜齿，如将凸轮轴正时齿轮作轴向位移时，就可以改变与曲轴正时齿轮的啮合位置，使凸轮轴偏转一定角度，从而改变配气相位（凸轮轴轴向间隙要求保持不变）。在实际修理中，一般是通过改变止推凸缘厚度或正时齿轮轮毂厚度的方法，使正时齿轮获得轴向位移量而进行调整。减薄二者的厚度，配气相位延迟，反之提早。上述厚度的增减量可通过下列经验公式计算

式中 H——增加止推凸缘或减少正时齿轮轮毂的厚度；

f——换算系数，配气延迟时，取f=16.5，配气提前时，取f=15.2；

A_max——同缸进、排气门微开量的较大值（mm）；

A_min——同缸进、排气门微开量的较小值（mm）；

μ——配气相位调整值，即在理论上，进、排气门微开量差值的1/2，一般μ=0.02mm，配气提前时取“+”，配气延迟时取“-”。

配气相位的准确性和可靠性对内燃机的使用寿命和工作的经济性及动力性能都有很大影响，内燃机经过长时间的使用后，主要由于凸轮轴上进、排气凸轮磨损和原有几何形状改变，使配气机构传动件的配合关系发生变化，引起内燃机动力下降，油耗增加，冷却液温度增高等故障，维修不规范也会引起配气相位的变化。因此，由于内燃机结构形式、用途和转速各不相同，配气相位也不一样，在内燃机修理过程中，需要根据内燃机的性能要求和使用工况，对配气相位通过测试、检验、调整得到正确或接近合理的状态。